专利名称：一种往复式压缩机活塞的制作方法
技术领域：
本发明涉及压缩机领域，具体涉及一种往复式压缩机活塞的制作方法。
背景技术：
往复式压缩机用于冰箱制冷已有一百多年，由于结构原因效率低，能效比长期处于0. 9 1. 1的低位，比旋转式冰箱压缩机的1. 25 1. 36要低很多。直到近几年，在排气口结构、活塞结构有了巨大的改进，使能效比快速增加，最高的已超过1.6，将旋转式冰箱压缩机远远地抛在了后面，在冰箱压缩机行业居于绝对领先的地位。长期来冰箱压缩机活塞通过活塞销与连杆相连，结构复杂，销座截面的质量的不均勻性，使压缩机的泄漏量增加，造成压缩机能效比降低。新活塞与连杆采用球形连接，销座截面的质量均勻，减少了压缩机的泄漏量，使效率提高。但是这种往复式压缩机活塞形状特殊、复杂，以往采用机械加工方法但效率很低。
发明内容
本发明的目的是提供一种往复式压缩机活塞的制作方法，能够满足活塞形状复杂、精度高、加工难度大的需要。为了实现上述目的，本发明的技术方案其特征在于该制作方法包括以下步骤A、采用多工位冷墩机，一次完成坯料的高精度切断和镦平；B、采用球化退火方法，确保墩平后材料的塑性和一定的金属流动性；C、采用抛丸去除坯料表面的金属氧化皮，并采用自动磷皂化工艺，在坯料表面进行磷化和皂化，作为冷挤前的工艺准备；D、采用冷挤压设备，对经磷皂化的坯料进行反挤压一次成形，确保成型形状的精度和零件的轴向尺寸精度；E、对坯料进行活塞加工。F、对活塞采用氮化处理。步骤E中，活塞加工采用粗磨外圆一车底面一车裙部和球座部一精磨外圆一精磨底面的工艺流程。本发明针对活塞形状复杂、精度高，加工难度大，以及为提高生产效率和材料利用率、降低成本，采取了一系列新颖的工艺方法，使其制造出来的活塞能够满足活塞形状复杂、精度高，加工难度大的要求。本发明的优点在于生产效率高，模具寿命长，能够提高材料利用率、降低成本。
图1为本发明制作的往复式压缩机活塞的结构示意2为磨底面夹具的结构示意3为图2的侧视图
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步的描述。一种往复式压缩机活塞的制作方法，其特征在于该制作方法包括以下步骤A、采用高速多工位冷墩机，完成坯料的切断和镦平。根据需要选择的坯料放入多工位冷墩机，利用设备多工位和高速的特点，进行定尺寸切断和墩平，可避免因材料出现冷作硬化而进行中间退火。(冷墩机的墩压速度可达到40 60次/分)B、经过墩压的坯料放入采用氮气保护的常规井式炉内，保持720 750°C的温度， 保温4 6小时进行球化退火，使坯料在冷挤压时能有足够的金属流动性。C、采用抛丸去除坯料表面的金属氧化皮，并根据坯料的材质以及反挤压工艺的需要，采用脱脂一热水洗G0-5(TC )、一酸洗G0-50°C )—水洗一中和(60-70°C )—磷化 (80-900C )一热水洗(60-70°C )—阜化(80_90°C ) —热水洗(80_90°C )的磷皂化工艺流程， 作为冷挤前的工艺准备。由于表面磷皂化的质量严重影响冷挤压模具的寿命，而磷皂化时的温度、时间、总酸度值和游离酸度值，对化合的结果影响很大。为确保磷皂化的质量和磷化膜厚度，必须严格控制。本专利产品在专用的磷皂化自动生产线上按预先设定的节拍和温度自动进行，为使磷皂化的质量比较稳定。并规定每天二次测定磷皂化液的总酸度值和游离酸度值，并发现异常及时调整。磷化液总酸度值测定取IOml磷化液放入300ml的锥形烧瓶中，加入酚酞指示剂 (1 % ) 4-5滴，摇勻，用0. IN浓度的氢氧化钠标准溶液进行滴定，直至溶液转为粉红色为止， 所耗用的0. IN浓度的氢氧化钠标准溶液的毫升数即为该磷化溶液的总酸度值。通常要求控制在45 55之间。磷化液游离酸度测定取IOml磷化液放入300ml的锥形烧瓶中，加入50ml蒸馏水，加甲基橙指示剂(0. )2-3滴，用0. IN浓度的氢氧化钠标准溶液进行滴定，滴定到由红色转为橙黄色为止，所耗用的0. IN浓度的氢氧化钠标准溶液的毫升数即为该磷化液的游离酸度。通常控制在6 10之间。若酸比(总酸度+游离酸度)小于7，可添加磷化液RX-81A进行调整，若酸比(总酸度+游离酸度)大于10，可添加磷化液RX-81B进行调整，调整后必须再次化验，并做好记录，直至合格为止。D、采用冷挤压设备，将经过磷皂化的活塞坯料，采用手工或自动装置，放入冷挤压模具内，对坯料进行的反挤压一次成形，确保成型形状的精度和零件的轴向尺寸精度。冷挤压时被挤压材料与模具之间产生强烈的摩擦和强大的张力，对模具的强度和耐磨性要求很高。为确保模具强度、耐磨性和降低成本，本专利凹模采用多层复合结构的模具，与工件接触的芯部层采用优质模具材料如HR3、DT、GM等，增加模具的耐磨性，其余各层均采用一般模具材料如40Cr等。每层间采用大余量的过盈配合连接，这样不仅使模具在保证强度和耐磨性的前提下，能大幅度降低成本；而且采用预应力结构后，使模具能承受更大的挤压应力。E、活塞精加工该活塞9内设有内凹的、高精度半球形球座面10，该球座对外圆有高的同轴度要求。因此，活塞加工采用粗磨外圆一车底面一车裙部和球座部一精磨外圆一精磨底面的工艺流程。其中，精磨底面时，采用磨底面夹具(见图2)，对活塞进行安装和磨削。如图3所示，磨底面夹具包括底板7，底板7中部设有V型块3，V型块3的侧面设有V 形凹槽，V型块的V形凹槽中间设有定位柱8，定位柱8顶部设有定位钢球2，定位柱8上端设有固定套1，可防止定位钢球滚出。V型块3与压板4之间通过螺栓5连接，螺栓5外套有弹簧6。将该活塞9的底部半球形球座面固定在定位钢球2上，活塞的侧壁插入定位钢球2和V型块3之间，拧紧螺栓5，使得压板4压紧活塞，利用压板4和V型块3完成安装定位。在该实施例中，利用Φ 11. 11定位钢球与内径为Φ 10的固定套之间留有的足够的间隙，确保活塞在V型块上定位时，定位钢球仍保持在活塞底部中心，这样就能保证达到底部对外圆的跳动小于0.025mm的前提下，达到底部的厚度精度(士0. 01)。活塞加工的其它工艺流程均为现有技术，在此不再赘述。F、对活塞采用氮化处理进行强化，加工完成后的活塞用盐浴氮化或气体氮化方法处理，使内凹的半球形球座面的化合物层厚度达到16微米以上，活塞外圆的硬度500HV0. 2 以上。本发明具有以下的优点1)采用多工位冷墩机，完成坯料的高精度切断和镦平，替代了原先的冲床下料后须退火再镦平的落后工艺，也使操作实现自动化，效率提高2 3倍。2)采用合理和规范的球化退火工艺和磷皂化工艺，使模具的寿命由原来的几千件，增加到数万件。3)由于采用冷挤压工艺制作该活塞，使原来采用切削加工的内球面等部位，采用反挤压一次成型。使生产效率提高了 8 10倍。并且将材料利用率由原来的45%左右提高到94%以上。4)采用多层复合式模具，芯部采用高档模具材料，其他采用一般模具材料，不仅使模具成本降低了 50%以上，且由于采用多层复合结构，模具的强度也得到提高，使能采用更大的压力进行挤压，增加了材料的流动性，使复杂的形状也能挤压成型。5)采用如图2的活塞磨底面夹具，使磨削时，在保证底面与外圆的垂直度的前提下，确保底部的厚度尺寸，使活塞装配前，不必进行底部尺寸的分组装配，简化了装配工艺。6)通过氮化处理后，可以大大提高活塞的使用寿命。
权利要求
1.一种往复式压缩机活塞的制作方法，其特征在于该活塞内设有内凹的半球形球座面，该制作方法包括以下步骤A、采用多工位冷墩机，一次完成坯料的高精度切断和镦平；B、采用球化退火方法，确保墩平后材料的塑性和一定的金属流动性；C、采用抛丸去除坯料表面的金属氧化皮，并采用自动磷皂化工艺，在坯料表面进行磷化和皂化，作为冷挤前的工艺准备；D、采用冷挤压设备，对经磷皂化的坯料进行反挤压一次成形，确保成型形状的精度和零件的轴向尺寸精度；E、对坯料进行活塞加工；F、对活塞采用氮化处理。
2.权利要求1所述的制作方法，其特征在于在步骤C中，采用脱脂一热水洗 (40-50 0C )、一酸洗 G0-50°C )—水洗一中和(60-70°C )— 磷化(80_90°C ) —热水洗 (60-700C )一阜化(80-90°C ) —热水洗(80_90°C )的自动磷皂化工艺流程。
3 权利要求2所述的制作方法，其特征在于在步骤C中每天二次测定磷皂化液的总酸度值和游离酸度值，发现异常及时调整。
4.权利要求3所述的制作方法，其特征在于磷化液总酸度值测定方法为取IOml磷化液放入300ml的锥形烧瓶中，加入酚酞指示剂(1% )4-5滴，摇勻，用0. IN浓度的氢氧化钠标准溶液进行滴定，直至溶液转为粉红色为止，所耗用的0. IN浓度的氢氧化钠标准溶液的毫升数即为该磷化溶液的总酸度值，磷化溶液的总酸度值控制在45 55之间；磷化液游离酸度测定方法为取IOml磷化液放入300ml的锥形烧瓶中，加入50ml蒸馏水，加甲基橙指示剂(0. )2-3滴，用0. IN浓度的氢氧化钠标准溶液进行滴定，滴定到由红色转为橙黄色为止，所耗用的0. IN浓度的氢氧化钠标准溶液的毫升数即为该磷化液的游离酸度，该磷化液的游离酸度控制在6 10之间；若酸比(总酸度+游离酸度)小于7，添加磷化液RX-81A进行调整，若酸比(总酸度+ 游离酸度)大于10，添加磷化液RX-81B进行调整，调整后必须再次化验，并做好记录，直至合格为止。
5.权利要求1所述的制作方法，其特征在于步骤D中冷挤压模具采用多层复合式模具 与工件接触的芯部层采用优质模具材料如raR3、DT、GM等，增加模具的耐磨性，其余各层均采用一般模具材料如40Cr，每层间采用大余量的过盈配合连接。
6.权利要求1所述的制作方法，其特征在于步骤E中，活塞加工采用粗磨外圆一车底面一车裙部和球座部一精磨外圆一精磨底面的工艺流程。
7.权利要求6所述的制作方法，其特征在于精磨底面时，采用磨底面夹具对活塞进行安装，磨底面夹具包括底板，底板中部设有V型块，V型块中间设有定位柱，定位柱顶部设有定位钢球，定位柱顶端设有固定套，V型块与压板之间通过螺栓连接，螺栓外套有弹簧，将该活塞的底部半球形球座面放在定位钢球上，活塞的侧壁插入定位钢球和V型块之间，拧紧螺栓，使得压板压紧活塞，利用压板和V型块完成安装定位，安装定位完成后，精磨底面。
8.权利要求7所述的制作方法，其特征在于对活塞采用氮化处理进行强化，加工完成后的活塞用盐浴氮化或气体氮化方法处理，使内凹的半球形球座面的化合物层厚度达到17 微米以上，活塞外圆的硬度500HV0. 2以上。
全文摘要
本发明公开了一种往复式压缩机活塞的制作方法，其特征在于该制作方法包括以下步骤A、采用多工位冷墩机，一次完成坯料的高精度切断和镦平；B、采用球化退火方法，确保墩平后材料的塑性和一定的金属流动性；C、采用抛丸去除坯料表面的金属氧化皮，并采用自动磷皂化工艺，在坯料表面进行磷化和皂化，作为冷挤前的工艺准备；D、采用冷挤压设备，对经磷皂化的坯料进行反挤压一次成形，确保成型形状的精度和零件的轴向尺寸精度；E、对坯料进行活塞加工；F、对活塞采用氮化处理。利用本发明的制作方法制造出来的活塞能够满足活塞形状复杂、精度高，加工难度大的要求。本发明的优点在于生产效率高，模具寿命长，能够提高材料利用率、降低成本。
文档编号B24B41/06GK102335812SQ20101023190
公开日2012年2月1日 申请日期2010年7月20日 优先权日2010年7月20日
发明者施小友 申请人:台州市百达电器有限公司